Bioschmierstoffe Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Selektive Glycerin-Carbonylierung

Anschrift
Technische Universität Dortmund - Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen - Lehrstuhl Technische Chemie A
44227 Dortmund
Emil-Figge-Str. 66
Kontakt
Prof. Dr. Arno Behr
Tel: +49 231 755-2310
E-Mail: behr@bci.tu-dortmund.de
FKZ
22011005
Anfang
01.09.2005
Ende
28.02.2009
Aufgabenbeschreibung
Ziel ist die homogenkatalytische Carbonylierung von Glycerin mit Kohlenmonoxid, um durch selektive Steuerung dieser Reaktion gezielt niedermolekulare Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Dicarbonsäuren oder Tricarbonsäuren mit 4 bis 6 C-Atomen technisch für einen breiten Anwendungsbereich zugänglich zu machen. Kohlenmonoxid ist einer der gebräuchlichsten Grundbausteine der chemischen Industrie. Glycerin ist als Rohstoff in großen Mengen verfügbar, weil es als Koppelprodukt bei der Herstellung von Biodiesel aus Raps anfällt. Dabei sollen zunächst Versuche in einem Labordruckreaktor durchgeführt werden. Durch die Optimierung von Katalysatoren und Reaktionsparametern wird ein möglichst hoher Glycerinumsatz und eine selektive Steuerung der Reaktionen angestrebt. Dabei sind umfangreiche kinetische und mechanistische Untersuchungen unerlässlich. Bei erfolgreicher Laborsynthese soll die Reaktion in den Miniplant-Maßstab überführt werden.
Ergebnisdarstellung
Im Rahmen dieses Projektes wurde die Carbonylierung des Glycerins untersucht. Die Carbonylierung des Glycerins kann mit Cobalt-, Rhodium- oder Iridium-Komplexkatalysatoren erreicht werden, die durch Iodverbindungen aktiviert werden. Durch Optimierung von Katalysatoren und Reaktionsparametern kann eine Steuerung der Reaktion erreicht werden. Dabei sind umfangreiche kinetische und mechanistische Untersuchungen unerlässlich, denn die katalytischen Carbonylierungen verlaufen über miteinander gekoppelte Reaktionspfade, in denen auch ionische Spezies, Iodkomplexe und Hydrolyseschritte eine wichtige Rolle spielen. Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen wurde ein Mechanismus für die Reaktion vorgeschlagen. Sehr aufwändig gestalteten sich die Untersuchen zur Analytik der Reaktionsmischung. Dabei konnte die GC-Analytik als Methode ausgeschlossen werden. Nach weiteren Untersuchungen zur Produktisolation, besonders zur Abtrennung der Iodwasserstoffsäure, wurde die HPLC zur Analyse der Reaktionsmischung ausgewählt. Des Weiteren wurde die Reaktion mit Hilfe von AspenPlus thermodynamisch untersucht. Bei den Versuchen zur Glycerincarbonylierung konnten Ausbeuten bis zu 50% für die Tricarbonsäure (3-Carboxy-glutarsäure) bezogen auf das Glycerin erreicht werden. Ein Austausch der Iodwasserstoffsäure durch eine Zwischenstufe des Katalysezyklus brachte keine Verbesserung der Reaktionseigenschaften.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
 
 
 
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